深海腐蚀环境下钛合金海洋腐蚀的发展现状及展望

综述了钛合金及其他合金在深海极端腐蚀环境下的研究成果,总结了深海环境下腐蚀特征及应力腐蚀开裂、低周疲劳及高压蠕变等主要腐蚀破坏形式,指明上方海水的高静水压造成深海装备等的腐蚀失效和缺陷对于深海空间站等大型装备的安全性等至关重要。深海腐蚀的电极反应受到深海高静水压的影响的与普通水溶液腐蚀大为不同,值得深入研究;另一方面,对近期利用材料计算工程方法对于深海极端环境下腐蚀过程的模拟进行了介绍和总结,并总结了自主研发的专用深海腐蚀模拟装置的发展现状。基于钛合金在深海会发生的应力腐蚀开裂、低周疲劳、高静水压力导致的高压压缩蠕变及相应的电极反应方面研究,提出了我国深海环境下钛合金腐蚀研究的主要问题和未来亟待解决的相关问题。     

中国首个深海腐蚀数据库建成

历时多年，中船重工集团第七二五研究所的海洋腐蚀与防护国家级重点实验室日前成功打破国外技术封锁，用具有自主知识产权的试验装置和方法，获取了我国首批一手的深海腐蚀试验数据，为我国深海装备设计制造及腐蚀防护提供了宝贵的技术支撑。     

材料深海自然环境腐蚀实验研究进展

中船重工七二五所率先开展了材料深海自然环境腐蚀老化实验,成功突破了深海试验装置低功耗长期自持设计、大深度深海试验装置水下受力状态模拟分析、深海原位腐蚀检测等多项关键技术,利用自主设计研发的"近底悬浮"式深海试验装置,在我国南海海域相继开展了不同深度深海环境实验,积累了9大类40余种不同材料、不同周期的深海腐蚀老化数据,获得腐蚀数据13000余个,建立我国首个材料深海腐蚀老化数据库,并从取得的数据中揭示出材料在深海环境下的腐蚀规律。同时积累了不同深度海洋环境因素数据,探讨了材料腐蚀与环境因素之间的关系,填补了我国在深海环境中材料性能研究的空白,获得的基础数据对我国深海装备的发展具有重要的意义。     

深海环境下金属及合金材料腐蚀研究进展

综述了深海环境下溶解氧含量、温度、pH、溶解CO2含量、含盐度、静压力、流速以及生物环境等各项因素对金属及合金材料腐蚀的影响,认为溶解氧含量通常为金属及合金材料腐蚀的最主要因素;重点介绍了实海暴露方法和室内模拟加速腐蚀方法在深海环境下的研究进展及具体应用,指出最好将室内模拟加速腐蚀试验和实海暴露方法相结合,同时体现二者的优势以研究金属及合金材料的腐蚀行为;总结了深海环境下金属及合金材料的腐蚀状况,对其防护手段-阴极保护及涂层保护进行了概述.     

中国首个深海腐蚀数据库建成

历时多年,中船重工集团第七二五研究所的海洋腐蚀与防护国家级重点实验室日前成功打破国外技术封锁,用具有自主知识产权的试验装置和方法,获取了我国首批一手的深海腐蚀试验数据,为我国深海装备设计制造及腐蚀防护提供了宝贵的技术支撑.     

硫酸盐还原菌腐蚀影响因素及防腐技术的研究进展

微生物对金属材料的腐蚀现象广泛存在于土壤、空气、海洋和油田等环境下,其中硫酸盐还原菌是最重要的一种腐蚀微生物,因此对金属材料硫酸盐还原菌腐蚀现象的深入研究有着重要意义。简单介绍了硫酸盐还原菌的生理特征和腐蚀机理。重点阐述了硫酸盐还原菌对金属材料腐蚀过程的影响因素,包括材料因素(合金的成分、成分含量、组织结构等)、环境因素(Cl-、Fe2+、磁场、温度等)及其他因素(p H、含氧量、CO2、流速等)。详细综述了控制微生物腐蚀的3种方法(物理方法、化学方法和生物方法)及其防腐机理,为防腐蚀工艺提供理论基础,并认为生物技术防腐方式具有较好的发展前景。最后,总结了目前微生物腐蚀研究存在的一些问题,并提出环境因素和力学因素共同作用下的微生物腐蚀机理是未来腐蚀研究发展方向的核心。     

钛合金深海应力腐蚀研究进展

基于对钛合金应用及研究报道的梳理,综述了钛合金深海应力腐蚀产生原因及机理,探讨了静水压力、溶解氧含量、pH值和温度等深海环境因素对应力腐蚀开裂的影响,以期为今后钛合金深海应力腐蚀开裂等局部腐蚀行为及机制的深入研究提供参考,为优化钛合金组织性能,建立深海先进钛合金材料体系提供支撑。     

X65钢焊接接头在模拟浅表海水和深海环境中的腐蚀行为对比

在实验室模拟条件下,采用失重法及电化学等方法并结合腐蚀形貌显微观察,研究了X65钢焊接接头在浅表海水和深海(1000 m)环境中的短期腐蚀行为及其机理。结果表明,X65钢焊接接头在浅表海水环境下的腐蚀速率大于深海环境下的腐蚀速率,浅表海水环境以点蚀为主,深海环境只在熔合线附近腐蚀相对较快,焊缝区腐蚀不明显;在模拟浅表海水和深海环境下,热影响区(HAZ)的腐蚀电位均低于焊缝和母材区,导致焊缝区域存在电偶效应,加速了HAZ的腐蚀,形成较厚的腐蚀产物膜。     

Cu-Ni-Si合金在含深海菌海水中的耐蚀性能

Cu-Ni-Si合金在海洋环境下的应用极具发展前景,目前缺少微生物对其腐蚀的研究报道。为此,采用金相组织观察、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析、电化学阻抗谱(EIS)检测等,研究了Cu-Ni-Si合金在含有深海菌的人工海水介质中的腐蚀及电化学行为。结果表明:在深海菌1个生命代谢周期内(1~7 d),Cu-Ni-Si合金表面被一层均匀致密的微生物膜覆盖,抗点蚀性能提高,腐蚀电位Ecorr逐渐趋于稳定,腐蚀破坏得到抑制。     

油气管线钢土壤环境硫酸盐还原菌腐蚀研究进展

结合国内外埋地管线钢微生物腐蚀的研究,综述了腐蚀性土壤微生物种类和特点、环境因素对硫酸盐还原菌腐蚀的影响、生物腐蚀研究方法和进展,以及微生物腐蚀防护与监检测技术.最后,对埋地管线钢微生物腐蚀研究进行了展望.埋地管线钢服役环境复杂,受到土壤类型、杂散电流、阴极保护、应力、剥离涂层和微生物等多种因素的影响,而各种因素之间又存在着相互的耦合作用.多因素耦合作用下埋地管线钢微生物腐蚀将成为土壤微生物腐蚀今后的主要研究方向.土壤微生物腐蚀研究涉及土壤学、材料学、腐蚀科学和微生物学等多学科,是一个多学科交叉的研究课题,而化学和电化学分析技术、微生物分析技术以及材料表征技术等的联用也将为土壤微生物腐蚀行为和机制的研究提供更多的研究方法,这也有助于更好地理解微生物/材料之间的相互作用机制.随着对微生物腐蚀研究的深入,人们对硫酸盐还原菌腐蚀机理的认识也更加全面,"生物阴极催化还原"理论从生物能量学和生物电化学角度解释了微生物腐蚀的过程和机理.抗菌涂层开发和耐微生物腐蚀管线钢研发为MIC防治提供了一个新的研究路径.     

Identification of steel corrosion associated with sulfate-reducing bacteria by electrochemical noise technique

Deterioration of steel structures in natural waters can result from microbiologically influenced corrosion (MIC) such as that caused by sulfate-reducing bacteria (SRB). Corrosion pits associated with MIC have been recently observed in submerged steel bridge piles and there is renewed interest to assess their deterioration. Conventional electrochemical techniques to identify MIC have been complicated due to the effects of the surface films and the mechanism for charge transfer by the bacteria on the steel surface. An electrochemical noise (EN) technique to identify steel corrosion in an aqueous solution has been developed and the method ideally can identify the onset of local pitting, but complications and limitations relating to data acquisition, filtering, and interpretation exist. EN analysis was shown to differentiate SRB and corrosion activity including initial biofilm development, pitting corrosion development, and diminution of SRB activity. Electrochemical behavior, environmental characteristics, SRB activity, and corrosion modality provided consistent correlation to EN and localized corrosion development.     

海洋用金属材料的微生物腐蚀研究进展

虽然海洋环境下所使用的金属材料的机械性能和耐蚀性能都较好,但近年来关于海洋工程材料腐蚀失效的报道却越来越多。以海洋环境下金属材料的腐蚀为背景,重点介绍了近年来逐渐引起人们重视的金属材料微生物腐蚀的研究进展。一些经典的腐蚀理论虽然能够解释一些微生物腐蚀现象,但是目前微生物腐蚀逐渐成为很多工业环境下普遍存在的严重问题,这些机理的片面性也就逐渐暴露出来。随着研究的深入,人们对微生物腐蚀机理的认识更加全面、深入。研究者逐步提出了基于生物能量学和生物电化学的微生物腐蚀理论,该理论引入了微生物胞外电子传递过程,解释了微生物为什么和如何腐蚀金属材料,并获得了学术界的普遍认可。为了解决传统抗微生物腐蚀方法的诸多不足,开发新型抗菌材料、研发环保型杀菌剂和杀菌剂增效剂将会为微生物腐蚀防治提供新思路。     

Corrosion mechanism and behavior of high-velocity arc-sprayed Al–Ti–Si–RE coating in a simulated deep sea

The corrosion protection of deep-sea equipment using the economical method of thermal spraying has become a research hotspot. This study investigated the corrosion behavior of high-velocity arc-sprayed Al–Ti–Si–RE coating in a simulated deep sea with regard to microstructures, compositions, and electrochemical measurements. Results showed that the Al–Ti–Si–RE coating has excellent corrosion resistance at high hydrostatic pressure (HP). HP plays an important role in the anodic reaction of the coating, whereas dissolved oxygen (DO) mainly affects the cathodic reaction. HP accelerates the dissolution of the coating's passive film, which results in steady corrosion. The amount of corrosion products depends on DO. The corrosion of the self-sealing coating is inhibited in low DO when steady corrosion is achieved.     

苛刻环境下材料表面防护技术的研究进展

近年来,材料表面防护技术已由普通环境下的材料保护技术向苛刻环境下的特种防护技术发展,主要包括高速、高温、高压、重载环境下的长寿命润滑与强化技术,严酷海洋大气、深海环境、辐射环境下的腐蚀与防护技术,以及面向重大装备的维修与再制造技术等。这些技术的发展促进了磁控溅射、多弧离子镀、冷喷涂、热喷涂、智能防腐涂层等多项新技术的发展,并在航空、航天、船舶、兵器、核电等多个重点行业中得到应用。文中对近年来苛刻环境下材料表面防护技术的发展现状和趋势进行了研究,以我国重大工程装备为出发点,重点对材料的腐蚀与防护、减摩与润滑、耐磨与强化以及维修与再制造4个领域技术的新成果、新观点、新方法和新技术进行了综述,为相关的研究工作提供技术参考。     

Electrochemical techniques used in MIC studies

This paper presents a review of the application of electrochemical techniques in studying the microbially influenced corrosion (MIC) process of metals and their alloys. Some electrochemical techniques used in microbiology and biofilm study are discussed as well as some classic electrochemical techniques, such as corrosion potential, redox potential, polarization curves, electrochemical impedance spectroscopy, electrochemical noise and microelectrode techniques. Electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM) which is seldom used in MIC study is also discussed.     

硫酸盐还原菌对环境的影响及其应用

硫酸盐还原菌是造成微生物腐蚀的主要因素之一.本文综述了硫酸盐还原菌对环境造成的污染及其防护方法,并分析了它可能给人类带来的经济效益.     

加工高酸原油炼油设备防腐技术新进展

介绍了加工高酸原油炼油设备防腐蚀技术的进展和应用情况.主要采取混炼、化学物理方法脱酸、材质升级、加注缓蚀剂以及进行有效的腐蚀监测及预测技术是减轻环烷酸危害的有效手段,并且在抑制高温环烷酸腐蚀的缓蚀剂产品中,磷系好于非磷系,但以混合型最为有效.     

海洋环境下金属材料微生物腐蚀研究进展

海洋环境下的微生物易附着在金属材料表面形成生物膜,进而导致金属材料表面的微生物腐蚀(MIC)。分析了海洋环境下常见的易导致腐蚀的微生物种类及其特征,如硫酸盐还原菌(SRB)、铁氧化细菌(IOB)、产酸菌(APB)与产粘液菌(SPB)等,归纳了船舶与海洋平台涉及的微生物腐蚀及其与材料摩擦磨损的协同作用。在此基础上,重点综述了近年来碳钢、不锈钢与铜合金在海洋环境下的微生物腐蚀研究进展,包括溶解氧(DO)浓度、胞外聚合物(EPS)、生物膜微观形态等因素对碳钢MIC的影响,不锈钢在MIC过程中钝化膜与Cr元素化合物形态与含量变化,微生物抵抗Cu离子毒性机制以及铜合金在MIC过程中出现的脱合金成分腐蚀。对比了碳钢、不锈钢与铜合金表面在MIC中由生物膜、腐蚀产物与钝化膜形成的复合表面层结构差异。并从阴极去极化理论与微生物电化学腐蚀理论的角度解释了MIC,总结了两种理论间的关联性与局限性,指出了一些亟待解决的问题。     

Comparison of sulphide corrosivity of sulphate‐ and non‐sulphate‐reducing prokaryotes isolated from oilfield injection water

The microbiologically influenced corrosion (MIC) of water injection systems by sulphate‐reducing prokaryotes (SRP) has caused many problems in the oil industry. These prokaryotes produce H₂S, which reacts aggressively with steel and is thus widely considered to be the main cause of bacterial corrosion of industrial oil equipment. However, current microbiological treatments and controls have not taken into account other groups of sulphidogenic prokaryotes, which also produce H₂S or its derivatives and with the same adverse effects of MIC. In the present work, sulphidogenic prokaryotes were isolated from water injection systems and identified by DNA sequencing. The identified species included sulphate‐reducing Desulfovibrio termitidis and non‐sulphate‐reducing Escherichia coli. Biocorrosion tests were carried out on API 5L grade X65 carbon steel. Electrochemical impedance spectroscopy, polarisation resistance, open circuit potential and weight loss were carried out. Steel corrosion resulting from the production of the metabolite H₂S by SRP and non‐SRP was observed, with sulphide generation by SRP much greater than that by non‐SRP. These results confirm the need to investigate and consider the role of not only SRP but also non‐SRP in order to improve the control over bacterial corrosion of oil‐industry equipment.